Przełamywanie granic

Jeśli chodzi o wydziały elektrotechniki, MIT zajmuje pierwsze miejsce, według Wiadomości z USA i raport ze świata. Jest to odpowiednie osiągnięcie dla szkoły, która jako pierwsza w Stanach Zjednoczonych wprowadziła zajęcia z inżynierii elektrycznej i od tego czasu jest kolebką takich osiągnięć, jak światła stroboskopowe i szyfrowanie kluczy publicznych Rivest, Shamir i Adleman lub RSA, najbardziej na świecie wszechobecny system szyfrowania.

Dziś Wydział Elektrotechniki i Informatyki jest kolosem liczącym około 120 pracowników naukowych i 2000 studentów. Pracują i studiują w cieniu takich gigantów jak Vannevar Bush, który opracował pierwszą użyteczną maszynę obliczeniową, czy Marvin Minsky, pionier sztucznej inteligencji, który zbudował jedne z pierwszych mechanicznych rąk.

Ale departament nigdy nie jest przyćmiony przeszłością ani przytłoczony obecną reputacją. Obchodząc w tym miesiącu swoje stulecie, wydział nadal szuka przyszłości w przełamywaniu granic w badaniach i nauczaniu – od pracy w różnych dyscyplinach po wykorzystanie technologii do zmiany sposobu nauczania kursów.

Badania związane z życiem

Podobnie jak reszta Instytutu, Kurs VI jest zalany interdyscyplinarnymi badaniami. Najbardziej widoczne interakcje dotyczą pracy nad projektami biologicznymi.

Ten wiek jest wiekiem biologii, tak jak poprzedni był wiekiem fizyki, mówi docent Rahul Sarpeshkar, którego grupa badawcza pracuje nad wieloma projektami biologicznymi. Jednym z nich jest opracowanie procesora do bionicznego ucha. Implanty ślimakowe można podłączyć bezpośrednio do nerwu słuchowego, dzięki czemu słyszenie stanie się rzeczywistością dla osób głęboko głuchych, które nadal mają nienaruszony nerw słuchowy. Grupa Sarpeshkara tworzy bardzo energooszczędny procesor analogowy do interpretacji sygnałów dźwiękowych. Ze względu na wyjątkowo niskie zużycie energii będzie działał przez dziesięciolecia po wszczepieniu go do ucha osoby. A ponieważ implant silikonowy naśladuje naturalną strukturę ślimaka ucha, będzie lepszy niż konwencjonalne aparaty słuchowe w odróżnianiu dźwięków od nieistotnych dźwięków otoczenia. W ciągu najbliższego roku lub dwóch Sarpeshkar mówi, że jego procesor będzie gotowy do użycia, a wtedy nawet nie będziesz wiedział, że dana osoba jest głucha.

Jednocześnie grupa czerpie wskazówki z natury przy opracowywaniu innych systemów. Na przykład Sarpeshkar czerpie z aktywności neuronowej mózgu oraz tendencji lewej i prawej półkuli mózgowej, aby informować o swojej pracy nad komputerem hybrydowym, maszyną, która do obliczeń wykorzystuje zarówno procesy analogowe, jak i cyfrowe. Ponadto, aby opracować chipy ruchu, które za kilka lat mogłyby być wykorzystywane do śledzenia celów, kamer bezpieczeństwa i robotyki, Sarpeshkar bierze lekcje od much domowych, których oczy są naturalnie bardzo wrażliwe na ruch.

Ale to nie jedyny projekt związany z biologią, który ma wpływ. Profesor Eric Grimson, zastępca dyrektora Laboratorium Sztucznej Inteligencji, współpracuje z lekarzami z bostońskiego Brigham i Women’s Hospital nad procesami chirurgicznymi sterowanymi obrazem. Jego systemy komputerowe wykorzystują przedoperacyjne skany pacjenta do zbudowania precyzyjnego graficznego modelu obszaru operacyjnego. Przed operacją lekarze badają model, aby zaplanować jak najmniej inwazyjne sposoby wykonania swoich zadań. Na sali operacyjnej rzutują model graficzny na ciało pacjenta, aby ułatwić mu nawigację. Ponadto przez cały czas trwania operacji systemy Grimsona śledzą narzędzia chirurgiczne, pokazując lekarzom dokładną lokalizację końcówki każdego narzędzia i pozwalając im bardzo dokładnie poprowadzić je do kluczowych struktur, do których chcą dotrzeć.

Grimson mówi, że powodem, dla którego chirurdzy tacy jak ta, jest zazwyczaj skrócenie czasu operacji o połowę. Pozwala chirurgom wykonywać operacje, które w innym przypadku traktowaliby jako nieoperacyjne.

System Grimsona jest używany tylko w Brigham and Women’s Hospital, ale zauważa, że ​​na rynku zaczęły pojawiać się podobne, choć mniej wyrafinowane systemy. Oczekuje, że za dwa do trzech lat, w oczekiwaniu na zgodę rządu, takie systemy będą szeroko rozpowszechnione.

Inne godne uwagi projekty to badania profesora Davida Gifforda i profesora nadzwyczajnego Tommiego Jaakkoli. Ich praca łączy informatykę z badaniami nad ludzkim genomem. Ponadto profesor Jim Fujimoto jest pionierem nowej dziedziny badań – optycznej tomografii koherentnej – która koncentruje się na badaniach diagnostycznych siatkówki. A adiunkt Vladimir Bulovic, który opracowuje urządzenia wykorzystujące materiały organiczne jako półprzewodniki, pomógł w produkcji organicznie zasilanych kryształów, które świecą w różnych kolorach. Kryształy te można by wykorzystać do produkcji monitorów komputerowych, które zużywałyby znacznie mniej energii niż dzisiejsze modele.

Inżynieria elektryczna, jako jedna z najbardziej dojrzałych dziedzin inżynierii, ma wiele do wniesienia do biologii, jeśli chodzi o myślenie i podejście do problemów, mówi adiunkt Joel Voldman, który wraz z adiunktem Jongyoon Han pracuje nad biologią mikroelektroniczną mechaniczną. systemy. Voldman stworzył elektroniczną metodę utrzymywania komórek w miejscu, aby można je było badać.

Na koniec kierownik wydziału John Guttag podsumowuje rosnącą koncentrację swojego wydziału: Patrzysz na dzisiejszy wydział i jest on o wiele bardziej zaangażowany zarówno w biologię, jak i medycynę niż kiedykolwiek wcześniej. będziemy nadal ewoluować w tym kierunku.

Nauczanie połączone z technologią

Silny nacisk wydziału na kształcenie studentów to cecha wyróżniająca go spośród innych instytucji – mówi prof. Jeffrey Shapiro, dyrektor Laboratorium Badawczego Elektroniki. W dzisiejszych czasach członkowie wydziału są zauważani za szczególne wykorzystanie technologii, aby pomóc im skuteczniej nauczać.

Przez ostatnie kilka lat Grimson i jego kolega profesor Tomas Lozano-Perez eksperymentowali z internetowym korepetytorem na trzech kursach. Ich uczniowie mogą uzupełniać zestawy problemów i przesyłać odpowiedzi przez Internet w celu uzyskania natychmiastowej informacji zwrotnej. Korepetytor online wymienia problemy, które były nieprawidłowe i daje wskazówki, jak je naprawić. Uczniowie mogą wielokrotnie rozwiązywać problemy, ponownie przesyłając swoje zestawy tak często, jak chcą. Podoba mi się fakt, że to zamienia problem w możliwości uczenia się, a nie oceniania, a studenci zdają się to doceniać, mówi Lozano-Perez, który planuje wykorzystać korepetytora na dodatkowych kursach w nadchodzących miesiącach.

Para eksperymentowała również w 6.001, Struktura i interpretacja problemów komputerowych, z innymi pomysłami na wykłady online. W przeszłości klasy liczące od 200 do 400 uczniów odbywały się częściowo poprzez duże wykłady. Pod koniec semestru, zauważa Grimson, frekwencja zwykle spadała do około 60 procent. Tak więc Grimson i Lozano-Perez wyeliminowali większość sesji wykładowych na żywo i przenieśli serię wykładów do sieci. Teraz uczniowie mogą oglądać prezentacje PowerPoint z adnotacjami dźwiękowymi w wolnym czasie, a większość robi to więcej niż raz. Przeprowadzone przez nas badania eksperymentalne pokazują, że studenci lepiej uczą się materiału, a przynajmniej równie dobrze, z wykładami online niż z odpowiadającymi im wykładami na żywo – mówi Lozano-Perez. Jednak obaj profesorowie zauważają, że wykłady online mogą nie być najlepszą opcją dla innych kursów.

Wydział przyjął inne nowatorskie podejście: rozszerzenie możliwości laboratoryjnych o Internet. W 1998 roku profesor Jesus del Alamo opracował Microelectronics WebLab, które umożliwia studentom studiów licencjackich i magisterskich, a także studentom Singapore-MIT Alliance, zdalne przeprowadzanie eksperymentów laboratoryjnych. Studenci dokonują pomiarów online, kontrolując sprzęt laboratoryjny przez Internet.

Chciałem, aby moi uczniowie doświadczyli, jak faktycznie działają tranzystory i inne urządzenia mikroelektroniczne, i porównali to z modelami i zachowaniem, których uczę na zajęciach, mówi del Alamo, który wyjaśnia, że ​​wcześniej uczniowie nie mogli mieć doświadczenia z pierwszej ręki, ponieważ sprzęt jest drogi, przestrzeń jest ograniczona, a laboratoriami trudno zarządzać. Teraz jednak ponad 800 studentów i doktorantów miało to doświadczenie dzięki WebLab.

Następnie del Alamo planuje ulepszyć doświadczenie poprzez dodanie mechanizmów współpracy na odległość i przeprowadzania symulacji. Ponadto del Alamo twierdzi, że nowa architektura systemu ułatwi utrzymanie laboratorium.

Linki w obrębie

Jeśli chodzi o przyciąganie najlepszych studentów, Guttag twierdzi, że jego wydział ma wyjątkową pozycję, aby być konkurencyjnym. Inżynieria elektryczna i informatyka to dziś bardzo zróżnicowane dziedziny, a my jesteśmy jednym z niewielu działów, które mogą wnieść masę krytyczną w wielu aspektach tych obszarów, mówi. Jednocześnie studenci zaczęli bardziej interesować się studiowaniem zarówno elektrotechniki, jak i informatyki, zamiast jednego lub drugiego. Zapisy na Course VI-2, tor łączący te dyscypliny, odbywały się od kilku lat. Tymczasem liczba absolwentów wydziału rośnie w błyskawicznym tempie – w tym roku złożono prawie 3000 wniosków na studia doktoranckie.

Wraz z przeprowadzką do Stata Center tej jesieni zwiększy się interakcja między obiema stronami departamentu. Po raz pierwszy w naszej historii elektrotechnika i informatyka będą w zasadzie geograficznie połączone, mówi Guttag. Myślę, że będzie to miało bardzo duży wpływ na to, jak uczymy i jakie badania prowadzimy, jeśli wszyscy jesteśmy blisko siebie fizycznie. Ponadto Laboratorium Informatyki, Laboratorium Sztucznej Inteligencji oraz Laboratorium Systemów Informacyjnych i Decyzyjnych, które zostały fizycznie oddzielone od reszty wydziału, będą wkrótce zlokalizowane tuż za wydziałem akademickim, który dostarcza większość ich badacze.

Victor Zue, dyrektor Laboratorium Informatyki, mówi, że przeprowadzka do Stata Center jest niezwykle ważna. Mówi, że jeśli chodzi o interakcję z resztą kampusu, bliskość robi różnicę. Przeniesienie nas do tej części świata z pewnością wpłynie na lepszą współpracę ze stroną elektrotechniczną działu.

Planowane są również prace nad połączeniem Laboratorium Informatyki i Laboratorium Sztucznej Inteligencji, które już współpracują przy znacznej liczbie badań, mówi Zue. Fuzja i późniejsza zmiana nazwy nowego, połączonego laboratorium powinny nastąpić w połowie roku.

Przy zwiększonej współpracy zarówno w ramach wydziału, jak iz innymi dyscyplinami w Instytucie, elektrotechnika i informatyka powinny nadal nadawać tempo badaniom i nauczaniu. 23 maja wydział będzie świętował swoją przeszłość, a także obecne osiągnięcia podczas obchodów stulecia. Wydarzenie obejmuje całodniowe sympozjum w Kresge Auditorium, które będzie poświęcone inicjatywom edukacyjnym i badawczym. Następnie odbędzie się przyjęcie i uroczysta kolacja w hotelu Park Plaza.

ukryć